Zapotrzebowanie na moc i gaz kotła

JAK OBLICZYĆ ZAPOTRZEBOWANIE NA CIEPŁO I DOBRAĆ MOC KOTŁA
ORAZ OBLICZYĆ PRZEWIDYWANE ZUŻYCIE GAZU
Aby wybrać kocioł, trzeba wiedzieć, jaką musi mieć moc. W tym celu konieczne jest
obliczenie zapotrzebowania na ciepło pomieszczeń, które mają być ogrzewane. Jeśli kocioł
ma służyć także do podgrzewania wody użytkowej, trzeba też ustalić, jak duże będzie na nią
zapotrzebowanie. Jego wielkość zwykle znajduje się w projekcie domu, a jeśli nie, to trzeba ją
obliczyć.
Zapotrzebowanie na moc Q to strumień ciepła, jaki w warunkach obliczeniowych urządzenie
grzewcze ma dostarczyć do pomieszczenia. Jest on równy sumie strumienia ciepła
przenikającego przez przegrody pomieszczenia w warunkach obliczeniowych Qp i strumienia
ciepła równoważącego straty ciepła na wentylację Qw. Wzory i wytyczne do obliczenia tych
strumieni znajdują się w normie PN-B-03406:1994 "Obliczanie zapotrzebowania na ciepło
pomieszczeń o kubaturze do 600 m³" (w najbliższym czasie wraz z nowelizacją
rozporządzenia w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich
usytuowanie zastąpi ją norma PN-EN 12831:2006). Wykonanie obliczeń znacznie
usprawniają programy komputerowe.
Moc grzewcza kotła do domu jednorodzinnego można z powodzeniem dobrać, posługując się
wskaźnikiem strat ciepła. Przyjmuje się, że wynosi on:



od 120 do 200 W/m² – dla domów bez izolacji cieplnej, wybudowanych przed rokiem
1982;
od 90 do 120 W/m² – dla domów z lat 80. i 90. ubiegłego wieku;
od 60 do 90 W/m² – dla domów wznoszonych od końca lat 90. ubiegłego wieku,
dobrze zaizolowanych, z nowoczesnymi oknami.
Jeśli w domu jest dużo okien lub wysokie pomieszczenia, lepiej przyjmować wartości z
górnego zakresu. W nowym domu o powierzchni 150 m2 zapotrzebowanie na ciepło wynosi
mniej więcej 10 000 W, czyli 10 kW. Natomiast w ofercie producentów są kotły mające moc
nie mniejszą niż 12-15 kW. Stąd wniosek, że do niedużego i ciepłego domu można dobrać
piec do c.o. praktycznie w ciemno, bo i tak moc każdego będzie wystarczająca. Dlatego do
współczesnych domów jednorodzinnych kotły dobiera się, dopasowując moc do
zapotrzebowania na ciepło do podgrzewania wody użytkowej – jest ono zwykle większe niż
zapotrzebowanie na moc do ogrzewania pomieszczeń.
Moc do podgrzewania wody użytkowej
Kupując kocioł dwufunkcyjny z wbudowanym podgrzewaczem przepływowym,
powinniśmy wybrać taki, którego moc jest większa niż 18 kW. To minimum umożliwiające
komfortową kąpiel w ciepłej wodzie. Odkręcenie jednocześnie drugiego kranu spowoduje
wyraźny spadek wydajności ciepłej wody. Z takiego kotła raczej nie będzie zadowolona
liczna rodzina. Jeśli chcemy swobodnie korzystać z ciepłej wody, powinniśmy wybrać
urządzenie o mocy około 30 kW. Moc kotła jednofunkcyjnego współpracującego z
podgrzewaczem pojemnościowym może być znacznie mniejsza niż dwufunkcyjnego
podgrzewającego wodę przepływowo. Biorąc pod uwagę, że jest to rozwiązanie przeznaczone
raczej do domów o większej powierzchni, a zatem także o większych stratach ciepła, można
uznać, że zwykle wystarczająca okazuje się moc wynikająca ze strat ciepła domu. Dobierając
moc kotła jednofunkcyjnego, lepiej jednak sprawdzić, ile czasu zajmie mu podgrzanie wody
w zasobniku. Można to zrobić, korzystając ze wzoru:
t = [m · cw · (t2 - t1)] : a
gdzie:
t – czas podgrzania wody [s],
m – masa wody w zasobniku [kg],
cw – ciepło właściwe wody, 4,2 [kJ/(kg·K)],
t2 – temperatura, do jakiej ma być podgrzana woda [°C],
t1 – temperatura początkowa wody w zasobniku [°C],
Q – moc kotła [kW].
Czas podgrzania zimnej wody o temperaturze 10°C (przyjmuje się, że zimą taką temperaturę
ma woda dopływająca do podgrzewacza) do temperatury 50°C w 200-litrowym zasobniku
przez kocioł o mocy 15 kW wyniesie 37 minut:
200 · 4,2 · (50- 10) : 15 = 2240 s = 37 minut
To dosyć długo, ale sytuacja, w której cała objętość wody w zbiorniku ma temperaturę 10°C,
może wystąpić tylko po wyłączeniu kotła na kilka dni. W praktyce zimna woda dopływa
stopniowo, w miarę opróżniania zasobnika z gorącej wody. Z powodzeniem można przyjąć,
że przy intensywnym korzystaniu z niej początkowa temperatura mieszaniny ciepłej i zimnej
wody w tak dużym zasobniku wynosi 30oC. Sytuacja taka miałaby miejsce po opróżnieniu
zasobnika do połowy, czyli na przykład po błyskawicznym napełnieniu całej wanny.
Wówczas czas podgrzania to 18,5 min, co można już uznać za wartość zadowalającą. W
większości przypadków zużycie wody w domu jednorodzinnym jest mniejsze, zatem czas
podgrzewania wody jest jeszcze krótszy.
Jak obliczyć zapotrzebowanie domu na ciepło?
Wskaźnik sezonowego zapotrzebowania na ciepło E można znaleźć w projekcie budowlanym
domu. Jeśli go tam nie ma, trzeba go obliczyć - najłatwiej przy pomocy jednego z ogólnie
dostępnych programów komputerowych. Nie jest to zadanie bardzo proste, więc najlepiej
skorzystać z pomocy specjalisty: architekta, audytora energetycznego, projektanta instalacji
grzewczych. Informacja o zapotrzebowaniu na ciepło znajduje się także w świadectwie
energetycznym, które od początku 2010 roku powinno być sporządzone dla każdego nowego
budynku.
W przybliżeniu zapotrzebowanie na ciepło można określić także posługując się wskaźnikiem
przyjętym orientacyjnie: dla standardowo ocieplonych domów jest to 100-180 kWh/(m2·rok),
dla tych o lepszym od standardowego ociepleniu 50-100 kWh/(m2·rok) i zaledwie 15
kWh/(m2·rok) dla specjalnie zaprojektowanych domów nazywanych pasywnymi.
Jak obliczyć ilość i cenę gazu potrzebnego do ogrzania domu - PRZYKŁAD
W przypadku domu o powierzchni 150 m2 ocieplonego standardowo (wskaźnik 120
kWh/(m2·rok)), zapotrzebowanie na ciepło wynosi 150 x 120 = 18 000 kWh/rok. Wartość
opałowa gazu ziemnego wysokometanowego (z sieci) to około 9,6 kWh/m3, skroplonego
propanu (z przydomowego zbiornika) 7,3 kWh/l. Można założyć, że sprawność instalacji
grzewczej z kotłem gazowym wynosi 90%. Ilość gazu ziemnego potrzebnego do ogrzewania
takiego domu wynosi wtedy:
18 000/(9,6 x 0,9) = 2083 m3,
a propanu:
18 000/(7,3 x 0,9) = 2740 l.